1、3.5 共点力的平衡条件 一、教学任务分析 本节的教学任务有： （1）基于生活中力的平衡的实例，引出在共点力作用下物体平衡的概念。 （2）联系“力的合成”和“力的分解”的知识以及对物体受力情况的分析，通过 DIS 实验探究，分析归纳共点力的平衡条件 F 合 =0。 （3）在课内的学习讨论与训练中，巩固对物体在共点力作用下平衡条件的理解。 （4）通过对共点力的平衡条件的科学探究过程，体验科学方法的应用，了解古代科学 家张衡的科学成就，激发爱国主义情怀和对科学热爱。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）知道什么是共点力，及在共点力作用下物体平衡的概念。 （2）理解物体在共点力作用下的平衡条件。 （
2、3）知道我国古代科学家张衡的相关科学成就。 （4）会应用实验研究物体在共点力作用下的平衡条件。 2、过程与方法 （1）在对共点力平衡问题的探究中，感受等效、图示、归纳推理等科学方法。 （2）在共点力平衡条件的实验研究中，感受猜想、方案设计、实验探究、分析归纳结 论的科学探究方法。 3、情感、态度与价值观 （1）在共同的实验探究过程中，体验合作，乐于合作。 （2）通过了解张衡的相关科学成就，激发爱国主义情感和对科学的热爱。 三、教学重点和难点 重点：共点力作用下物体的平衡条件。 难点：共点力平衡条件的探究过程。 四、教学资源 1、学生分组实验：DIS 实验设备或弹簧秤；学生实验器材。 2、多媒体
3、资源：张衡及相关资料的课件，举重运动员奥运会比赛夺冠录像，东方明珠、 赵州桥等图片。 五、教学设计思路 以多媒体资源情景和实验为基础，通过观察、分析认识什么是共点力，形成物体在共 点力作用下平衡的概念。再由 DIS 实验探究，分析、归纳得出物体在共点力作用下的平衡 条件 F 合 = 0。最后通过我国古代科学家张衡的相关科学成就的介绍，激发爱国主义情怀和对科 学的追求，巩固所学的知识，感悟物理学在社会发展中的重要作用。本节课要突出的重点 是，物体在共点力作用下的平衡条件。突出重点的方法是，从观看奥运会我国举重运动员 夺冠的录像，及东方明珠、赵州桥及静止的花盆等多媒体资源情景，结合学生的亲身感受，
4、 分析归纳得到物体在共点力作用下的平衡概念。再以分组 DIS 实验探究活动，运用等效、 图示、推理等科学方法得出物体在共点力作用下的平衡条件。本节课要突破的难点是，共 点力作用下物体平衡条件的建立过程。突破难点的方法是，从二力平衡的条件 F 合 = 0 出发， 以“力的合成” （或“力的分解” ）为基础，通过 DIS 实验，运用等效替代的方法，得出不 在一直线上、三个共点力的平衡条件 F 合 = 0，并推广到一般情况，即共点力的平衡条件为 F 合 = 0，体现从特殊到一般的归纳推理过程。 六、教学流程 七、教案过程 （一）情景导入，激发悬念 录像引入：2008 北京奥运会我国举重运动员夺冠录像
5、播放。 教师：张国政在 69 公斤级比赛中以抓举 160 公斤和挺举 187.5 公斤总成绩 347.5 公斤而夺冠，裁判员判定举重运动员成绩有效的依据是什么？ 学生活动：举重运动员能将举起的杠铃保持静止几秒钟。 教师：这与本节课学习的受力平衡问题有关。 （二）通过图片引入共点力作用下物体的平衡 教师：生活中的物体有的处于平衡状态，有的处于非平衡状态，其中的平衡比较 常见，而且很有实际意义。 下面给大家看一些熟悉的图片： 情景 录像、图片 设问 平衡的 概念 活动I DIS实验 物体平衡 的条件 活动II 课件交流 活动III 学习交流 学生活动： 教师：这些物体均处于平衡状态，那么，什么叫平
6、衡状态？ 归纳总结：物体处于静止或做匀速直线运动的状态，叫做平衡状态。 （三）DIS 实验探究共点力作用下物体的平衡条件 教师：首先来回顾一下初中已经学过的二力平衡的知识。 1、例：用一根很轻的不可伸长的细线将小钢球悬挂于铁架台上，并保持静止。 教师：小球处于什么状态？ 学生活动：平衡状态。 教师：请一位同学来画小球的受力示意图。 学生活动：（画小球受力示意图）小球受到 重力 G 和拉力 T 的作用。 教师：这两个力的大小、方向有什么关系？ 学生活动：大小相等，方向相反，且在作用在同一直线上。 教师：这两个力的合力是多少？ 学生活动：合力为零。 归纳：1、二力平衡 F 合 = 0 教师：如果用
7、一个水平拉力使小球偏离原来位置一个角度，并再次达到静止状态， 小球共受哪些力的作用？ 学生活动：重力 G，水平拉力 F，沿细线方向的拉力 T。 教师：小球现在还处于平衡状态吗？ 学生活动：是的。 教师：这三个力的方向不在同一直线上，它们的合力多大？ 学生猜测：合力为零。 提示：只要能将这几个力的大小测出，我们可以将其中两个力等效成一个力，变 成二力平衡-物理学研究方法之一：等效替代法。下面我们就用实验的方法验证一 下你们的猜测。 2、DIS 实验探究三个力平衡的条件 教师：如何测量几个力的大小呢？ 学生活动：可以用弹簧测力计测量，以可以用力传感器来测量。 教师：介绍实验仪器力传感器（两个） 、
8、数据采集器、计算机。我们用力传感 器测出两个拉力的大小，弹簧秤测出重力，然后再怎么办呢？ 学生活动：可以在纸上画出力的图示，然后分析有什么关系。 教师：非常好，那么我们请两位同学配合来做这个实验。 学生活动：两位同学上台配合完成实验，并得出 Ft 图，测量出小球重力。 教师负责指导、协调学生代表完成实验，引导下面学生观察和思考实验步骤、数 据处理等环节。 教师：数据已经测得了，我们知道力是矢量，要知道三个力的关系，还要知道方 向，那么我们在画图时怎么确定这几个力的方向呢？ 学生活动：用量角器测量角度。 教师：（质疑）悬挂着怎么测量？我们可以用一张白纸轻轻放在悬挂的装置后面， 然后用铅笔把力的方
9、向画在纸上，然后再在纸上做三个力的图示，找出结论。 学生活动：在纸上画力的图示， 4 人一组地探究三个力之间的关系。 教师：我们来看看几个小组的讨论结果。 学生活动：2 个小组来展示他们画图后得出的结论，三个力合力为零。 归纳：1、任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 2、这三个力的合力为零。 教师：想一想，如果物体受到的是 4 个力或 5 个力的作用，物体的平衡条件是否 还是合力为零？ 学生活动：（议论）应用类似研究三个力平衡问题的等效替代的方法，可得到多个共 点力的平衡条件仍是合力为零。 总结：共点力平衡的条件：作用在物体上各力的合力为零，即：F 合 =0 （四
10、）学生课件交流（了解张衡及其成就） 教师：我们知道，早在 1800 多年前，我国古代科学家张衡就巧妙地利用平衡原理 制成了测定地震的侯风地动仪。 课前老师请同学们回去查找关于张衡的资料，并制作 powerpoint。 教师：下面请几位同学上来展示一下他们查找的结果，供大家共同学习。 学生：课件展示交流。 学生：谈观看感受。 （五）实际应用 示例：用弹簧秤沿着光滑斜面的方向将一块重 5N 的木块匀速向上拉，这时弹簧秤的读 数是 1.4N,求斜面对木块的弹力的大小？ 教师引导学生应用作图法、解三角形的数学方法、正交分解法等三种方法求解。 求解完毕后，引导学生归纳应用共点力的平衡条件解决实际问题的步骤： （1）确定分析对象。 （2）对分析对象作受力分析，画受析示意图。 （3）如果是三力平衡，可应用合成法画图用作图法求解，或应用解三角形的数学方法 求解。 （4）如果是三力或以上的平衡，可适当选择坐标轴，对物体的受力作正交分解后，分坐标 轴方向列物体平衡的代数方程求解。
